9 октября 2008 г.Международная команда астрономов и оптиков, возможно, открыла способ посторойки "невероятно огромных" телескопов на Луне.
"Это так просто", говорит Эрманно Борра профессор физики из лаборатории оптики Лавальского университета (Квибек, Канада). "Исаак Ньютон знал, что любая жидкость, если ее поместить в плоский сосуд и придать ему осевое вращение, примет параболическую форму - точно такую же, которая нужна телескопу, чтобы собрать свет звезды в фокусе. Это может быть ключом к созданию гигантской лунной обсерватории".
Борра, изучающий телескопы с жидкостными зеркалами с 1992 г. и Саймон Уорден, нынешний директор исследовательского центра НАСА в Амезе - члены команды, прорабатывающей эту идею.
На Земле жидкое зеркало может быть идеально ровным, если его вместилище сохраняет точно горизонтальное положение и расположено на виброгасящей воздушной подушке с низким трением, раскручиваемой синхронным двигателем со стабилизированной скоростью. "Его не нужно вращать очень быстро", говорит Борра. Край 4-х метрового зеркала, самого большого, что я делал в своей лаборатории, имел скорость всего около 5 км/ч, скорость быстрого шага. В условиях низкой лунной гравитации оно может вращаться еще медленнее".
В большинстве телескопов с жидким зеркалом используется ртуть. Ртуть остается жидкой при комнатной температуре и отражает около 75% падающего света, так же как серебро. Самый большой телескоп с жидким зеркалом на Земле - это Большой Зенитный Телескоп, расположенный в Университете Британской Колумбии в Канаде, диаметром 6 метров - на 20% большим, чем у знаменитого 200-дюймового зеркала телескопа Хэйла Паломарской обсерватории в Калифорнии. На момент постройки в 2005 г., канадский телескоп с жидким зеркалом стоил менее миллиона долларов - всего несколько процентов от стоимости твердого зеркала того же диаметра и, кстати, только одну шестую часть от стоимости в 1948 г. Паломарского телескопа.
Эта экономика заставила астрономов обратить внимание на планы лунной обсерватории.
"Наше [с Борра] исследование началось, когда я еще был профессором астрономии в аризонском университете, до прихода в НАСА в 2006 г.", вспоминает Уорден. "Очень увлекает то, что в этом направлении мы можем получить невероятно огромный телескоп на Луне".
Ртуть на Луне нетехнологична: она очень плотная и, соответственно, тяжела для запуска, она очень дорогая и будет очень быстро испаряться в условиях лунного вакуума. В прошлые годы, Борра с коллегами экспериментировал с классом органических соединений, называемых ионными жидкостями. "Ионные жидкости - это в основном расплавленные соли", объясняет Борра. "Скорость испарения их практически нулевая, поэтому они не будут испаряться в лунном вакууме. Они также могут оставаться жидкими при очень низких температурах". Теперь он с коллегами ищет пути синтезировать ионные жидкости, не затвердевающие даже при температуре жидкого азота.
Гораздо менее плотные, чем ртуть, ионные жидкости лишь немного плотнее воды. Хотя сами по себе они отражают не много света, такое вращающееся зеркало может быть покрыто тончайшим слоем серебра, так же как обычное твердое зеркало. Самое поразительное, что слой серебра очень тонок - от 50 до 100 нанометров - но по сути превращает зеркало в твердое. В космическом вакууме, жидкое зеркало, покрытое тонким слоем серебра никогда не испарится и не потускнеет.
Жидкое зеркало не может быть отклонено от горизонтали, иначе жидкость вытечет и зеркало разрушится. Но это не означает, что жидкое зеркало нельзя навести на нужную точку. Разработчики оптики испытывают сейчас способы электромеханического деформирования вторичного зеркала, расположенного над жидким, или даже слегка искривлять само жидкое зеркало, чтобы направлять на его на определенный угол от вертикали. Похожие механизмы используются для нацеливания большого радиотелескопа в Аресибо, Пуэрто-Рико.
Более того, говорит Борра, "если телескоп расположен не точно на полюсе, с каждым оборотом Земли или Луны он будет сканировать круговую полоску на небе. А ось вращения Луны покачивается с периодом в 18,6 лет - так что за этот период телескоп на самом деле увидит область небе приличного размера".
Расположение большого телескопа с жидким зеркалом возле лунных полюсов имеет притягательные стороны. Телескоп сам по себе может оставаться на дне постоянно затененого кратера, что будет сохранять его в криогенных температурах, желательных особенно для инфракрасной астрономии. А солнечные панели для получения энергии для вращения зеркала могут быть построены на близлежащих постоянно освещенных Солнцем горных вершинах.
Тот факт, что телескоп с жидким зеркалом всегда смотрит строго вверх, здорово упрощает его конструкцию и уменьшает массу за счет исключения тяжелой монтировки, приводов и систем наведения. "Все что вам нужно - контайнер для жидкого зеркала, который может быть сконструирован как самораскладывающийся зонт плюс практически безфрикционная сверхпроводящая подвеска и ее двигатель", говорит Борра. Уорден расчитал, что все материалы для лунного телескопа в 20 метров диаметром будут "всего несколько тонн весом, что можно забросить на Луну с одного старта ракеты Арес-5 в 2020-х гг." Будущие телескопы могут иметь зеркала до 100 метров - больше футбольного поля.
"Зеркало такого размера сможет забраться во времена, когда Вселенная была очень молода, в возрасте всего около полумиллиарда лет, когда формировалось первое поколение звезд и галактик", восклицает Борра. "Потенциально более волнует чистая случайность - мы можем найти новые вещи, о которых даже не думали".
Говорит Уорден: "Построить огромный телескоп на Луне - это cтарая добрая идея научной фантастики, но скоро она может стать фактом".
Полностью с картинками тут -
http://science.nasa.gov/headlines/y2008/09oct_liquidmirror.htm
